بررسي آزمايشگاهي تاثير ساختار هندسي پل‌ها بر احتمال انسداد آن‌ها به‌وسيله الوارهاي چوبي شناور در جريان

Experimental investigation of the effect of bridge geometry configuration on blocking probability by floating driftwood in flow

ورود تنه­ درختان به رودخانه‌­ها و انتقال آن‌ها به پايين‌­دست در مواقع سيلابي باعث تجمع و انسداد دهانه پل­‌ها و در نتيجه كاهش ظرفيت عبور سيلاب مي‌­شود. كاهش ظرفيت عبور سازه­‌هاي تقاطعي شرايط را براي ورود سيلاب به اراضي حاشيه رودخانه فراهم مي­‌كند. از آنجا كه بررسي چنين مكانيزمي در طبيعت و زمان وقوع سيلاب بسيار مشكل است، بنابراين، ضرورت دارد تا حركت تنه­ درختان در طول مسير رودخانه و تاثير ساختار سازه­هاي هيدروليكي تقاطعي بر تله‌اندازي آن‌ها در نتيجه مطالعات آزمايشگاهي، مورد بررسي قرار گيرد. به همين منظور در اين پژوهش، فرايند انسداد دهانه پل‌ها به‌وسيله الوار شناور به‌صورت آزمايشگاهي در يك كانال مستطيلي با قابليت تغيير شيب بررسي شده است. آزمايش‌ها بر اساس تغيير طول الوار شناور، تغيير ساختار ظاهري تنه (صاف و يا با شاخه)، نحوه ورود الوار به كانال (به‌صورت تجمعي يا تك‌تك)، تغيير در تراز سطح جريان آب بالادست پل و همچنين، در شرايط وجود و عدم وجود پايه پل انجام پذيرفت. ورود هر حالت از الوار به داخل كانال 10 بار تكرار و سپس احتمال گرفتگي دهانه پل در آن حالت محاسبه شد. نتايج نشان داد كه زماني كه سطح آب بالادست پل، هم تراز سطح زيرين عرشه پل باشد، احتمال انسداد از 13 درصد تا 93 درصد براي حالت پل بدون پايه و از 33 درصد تا 100 درصد براي حالت پل با پايه تغيير مي‌نمايد. بررسي‌ها نشان داد، افزايش طول و تعداد الوار شناور روي آب، تغيير ساختار ظاهري تنه از صاف به شاخه دارشاخه، وجود پايه در پل و همچنين، افزايش تراز سطح آب بالادست پل نسبت به تراز سطح زيرين عرشه سبب افزايش احتمال انسداد مي‌شود.

Login driftwoods into the river flow and their accumulation in the upstream of the bridge will decrease the flow carrying capacity of the bridge. Blockage may cause a strong reduction in the flow rate through the bridge and therefore a strong increase in upstream water level which may lead to flooding or nearby urbanized areas. Drift woods either accumulates at a single pier, or it spans between two or more piers or it gets blocked at the bridge deck. Since the evaluation of such a mechanism in nature and in flood time is very difficult and limited knowledge is currently available on the likelihood of bridge blocking by the driftwoods, therefore, it is necessary to evaluate experimentally the movement of the driftwoods through the river flow and the effect of bridge characteristics on driftwood accumulation and blockage. The main purpose of this experimental study is to analyze the driftwood blocking probability at bridge depending on drift dimensions, driftwood shape (single log and log with branches), flow characteristics, method of driftwood entry into the flow and bridge characteristics. Tests were carried out in an inclinable rectangular flume and a bridge with guard rails was installed into the flume. The tests were performed by different length of driftwood, smooth and with branches, the number of entering driftwood to the channel flow (individual or aggregate), in the presence and absence of bridge pier and with three levels of water flow in the upstream face of the bridge. Entering each case of driftwoods has been repeated 10 times and then bridge clogging probability has been determined. The results showed that in case of water level come to low cord of the bride's deck , the clogging probability a bridge with and without pier changed from 13% to 93% and 33% to 100 respectively. The results showed that lengthening and increasing the number of driftwood and trunk with branches, the presence of the pier, and finally the rising water flow will increases the clogging possibility.